Газлифтный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01J19/00 B01D3/16 

(54) ГАЗЛИФТНЫЙ АППАРАТ

Изобретение относигся к консгрукцин газлнфгного аппарата и предназначено для использования в химической, нефтехим{1че . ской и других отраслях промышпенносги для проведения тепломассообмена и различных химических- превращений в системе газ-жидкость, например, при окислении . . кислородом воздуха углеводородов в производстве синтетических волокон, при про ведении реакций основного органического синтеза и т.д. Известен газлифтный аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю трубные решетки, в которых закреплены циркуляционные и барботажные трубы, имеющие отверстия для ввода в них газа, технологические штуцеры.. При подаче газа в заполненный жидкой реакцисмной массой аппарат под нижней трубной решеткой образуется газовый слой, из которого газ через отверстия поступает в барботажные трубы, образуя в них газожидкостную смесь. За счет различной плотности газожидкостнойсмвр си в барботажных трубах и жидкой фазы в циркуляционных ярубах провсходвт цир- куляция реакционной массы, газожидкостная смесь по барботажным трубам движется вверх, а сплошная фаза ао циркуляционным трубам движется вниз. Процесс массообмена между газом и реакционной смесью происходит в барбо тажных трубах. Отработанный газ удаляется из аппарата через штуцер в верхней камере, а готовый продукт выливается из аппарата через штуцер в нижней камере или через штуцер в верхней камере (в зависимости от периодического процесса) til Основным недостатком работы данного аппарата является то, что очень сложно или совсем невозможно интенсифицировать процесс массоперадачи. При увеличении производительности процесса, в котором применяются данные аппараты, или увеличении выхода целевых крмпоненг-ов необходимо применять большое число аппаратов, увеличивать их га3Sбаритные размеры, что усложняет технологическую схему процесса, удорожает производство. Цель кзобретеняя - интенсификация процессов тепломассообмена за счет увеличения турбулизации газожидкостной смеси и возникновения дополнительных пульсаций жидкости. Эта цель достигается тем, что, аппарат снабжен обечайкой с крышкой, выполненной с отверстием, установленной на верхней трубной решетке с .возможностью вертикального перемещения, а верхние концы циркуляционных и барботажных тру установлены внутри обечайки, которая снабжена клапаном, расположенным под отверстием крышки. На фиг. 1 представлен газлифтный аппарат, общий ви/ч на фиг. 2 - узел А на фиг. 1. . Аппарат состоит из вертикального цилин фкческого .корпуса 1, нижней 2 и верхней 3 трубных решеток, в которых закреплены барботажные и циркуляционны трубы 4 и 5 ,-э барботажных ipy6ax 4 , имеются отверстия 6, выполненные одного диаметра и расположенные на одинаковом расстоянии от нижней трубной решет- ки,для ввода газа в барботажные трубы. Барботажнью и циркуляционные трубы расположены над верхней трубной решеткой на разном уровне. Аппарат снабжен обечайкой 7 с крышкой 8, выполненной с отверстием 9, установленной на ней трубной решетке 3 с возможностью перемещения. Верхние концы циркуляционных и барботажных труб . установлены внутри обечайки 7, нижний срез обечайки 7 расположен ниже верхнего срваа кондов щцжуляцисхшых труб, Обечайка 7 снабжена клапаном 1О, расположенных под отверстием 9 сфышки 8. Клапан может быть выполнен в виде по плавка. На верхней трубной решетке установлен переливной порог 11 для поддержания определенного уровня жидкости в ней.. Аппарат снабжен газоотделителем 12 расположенным в верхней камере аппарата,штуцерами для подачи газа 13, для подачи реакцисжвой смеси 14, отвода отработанного газа 15, подачи и отвода теплоносителе 16 и 17, лппарат имеет опоры 18 для крепления его на строительных конструкциях. Аппарат работает следующим образом Гфн подаче газа в заполненный жидкой реакционной массой аппарат под ниж ней трубной решеткой 2 образуется газо ВЫЙ слой, из которого газ поступает в барботажчые трубы 4 через отверстия 6, образуя в них газожидкостную смесь с развитой поверхностью контакта фаз; За счет различной плотности газожидкостной смеси в барботажных трубах 4 и жидкости в циркуляционных трубах 5 возникает циркуляция реакционной массы, газожид костная смесь по барботажным трубам движется вверх, а жидкая реакцисиная масса по циркуляционным трубам движется вниз. Взаимодействие между газом и жидкостью происходит только в барботажных трубах. Жидкость, выходя из барботажных труб, сливается На верхнюю трубную ре шетку 3, а газ, проходя через отверстие в крышке обечайки 7, попадает на фазо отделитель 12, где отделяется от капель жидкости, уносимых им, и отводится из аппарата через штуцер 15. По мере накопления уровня жидкости на верхней трубной решетке клапан 1О поднимается, и при определенном уровне жидкости на решетке, поддерживаемом переливным 11, перекрывается отверстие 9 в крышке обечайки 7. Давление газа в обечайке поднимается, происходит перетсж жидкости через зазор между трубнсй решеткой и нижним срезом обечайки за переливной порог. Уровень жидкости на трубной решетке понийсается, скорость жидкости в циркуляционных и барботажных трубах уменьшается, увеличивается относительная ороррсть движения газа в жидкости в бар€ тажных трубах. По мере снижения уровня жидкости на верхней трубной решетке подъемная сила, действующая на клапан, уменьшается, и при достижении жидкостью определенного уровня он открьшает отверстие в крышке обечайки. . Давление газа в обечайке падает, уровень жидкости на трубной решетке начинает увеличиваться, скорость жидкости в циркуляцисжных и барботажных трубах возрастает, относительная скорость движения газа в жидкости в барботажных трубах уменьшается. Подъемная сила заставляет клапан подниматься, и при достижении определенного уровня жидкости на трубной решетке он перекрьшает отверстие в крышке обечайки. Давление под крышкой обечайки возрастает и весь цикл работы повтсряется. Изменение давления под крышкой обечайки приводит к изменению уровня жидкости над трубами, прп этом верхние ерезы циркуляционных груб оголяются и рао ход жидкости в них в какой-то момент времени равен нулю, а это приводит к ва менению скорости жидкости во всем ап- парате. При сбросе давления под обечайкой циркуляция жидкости в аппарате восстанавливается. Скорость жидкости в барботажных тру бах равна С ч- G, J . S б где 1я I С U, . Сд - расходы жидкости, подаваемой в аппарат, в циркуляционных трубах в барботажньк трубах} hjj - число барботажны - труб; Р 5 плошадь сечення барботажной, труб Скорость жидкости в циркуляцисжных трубах равна V V . где Ьц - число циркуляционных труб Р,, - площадь сечения циркуляцйбв .ной трубьи Таким образом, наличие обечайки с крышкой приводит к постоянному изменению скорости движения жидкости в цщ куляцисжных и барботажных трубах в тфеделах ...P GiXfL «ег Увеличивается турбулиаация газожидкостной смеси в барботажных трубах, в жидкости возникают допополнительные пульсационные течения, выгъшаюшие уменьшение толщины пристенного ламинарного слоя, что способствует интенсификации процессов тепломассообмена. Повышается удельная производительность аппарата, и селективность процессов, протекающих в системе газ-жидкость, по газовой фаза. Использование газлифтного аппарата в промьпиленности .позволяет увеличить производительность суоаествуюших производст упростить технологические схемы процессов, удешевить все производство в, целом. Формулаизобретения 1. Газлифтный аппарат, содержащий вертикальный цилинфический корпус, циркуляционные и барботажные трубы, закреплеш1ые в верхней и нижней трубных решетках, 1ФИ этом барботажные трубы выполнены с отверстиями для ввода газа, отличающийся тем, что, с целью интенсБфикацив процессов тепломассобмена за счет увеличения турбулизвциигазожидкосшой смеси и возникновения дополнительНьос: пульсаций жидкости, он снабжен обечайке с крышкоК, выполненной с отверстием ; устав жленной на верхней труб ной решетке с возмояшостью вертикального перемещения, а верхние концы циркуляцисжных и барбогажных труб установлены внутри обечайки. 2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю - . щ и и с я тем, что обечайка (жабжена лапаном, расположенным под отверстием рышки; Источники информации, принятые во вн имание при экспертизе 1. свидетельство СССР 199087, кл. В ОЦ 3/16, 1965.

12

9иг.г